建筑用鋁模板的生產工藝及應用


前言

鋁合金模板快拆系統作為一種新型的模板系統,自1962年在美國誕生以來,已經有近50 年的應用歷史。

在美國、加拿大等發達國家,以及像墨西哥、巴西、馬來西亞、韓國、印度這樣的新興工業國家的建筑中,均得到了廣泛的應用。

鋁合金模板可以形成完整的體系,可以一次完成墻、柱、梁、板、陽臺、飄窗、外裝飾線條等混凝土結構的施工。

鋁合金模板系統采用獨立鋼支撐,十分簡便,可以取代傳統木模板的木方、支撐。因為鋁合金材料的相對密度是鋼的1/3,使得鋁合金模板十分輕便,可以不需要使用塔吊,完由人工轉運。

1、鋁合金模板的發展與優勢

1.1 市場和應用

目前,鋁合金模板代替傳統模板得到了廣泛地應用,并以其重量輕、強度高,板幅面大,拼縫少的特點有效保證了施工質量。

雖然鋁合金模板的前期投入相對較高,但是卻能夠有效縮短施工周期,提高施工質量,減少二次施工所帶來的不必要麻煩。

同時,由于鋁模的設計具有標準化和規格多樣化的特點,使它能夠適應任何位置的安裝和施工,并讓建設工程的標準化程度得到了有效的保障和提升。

在經濟效益方面,鋁合金模板與傳統模板相比前期投入較多,之所以受到了普遍的歡迎,原因是木模等傳統模板雖然在前期投入較少,但是后期投入很多,從整體上看采用鋁模的效益較高。

同時,由于鋁合金是環保建筑材料,有很高的回收率和回收價值,殘值回收率可達到原材料價格的80%以上。

另外,鋁合金模板可以被多次重復利用,節約了投資成本。也就是說,使用鋁合金模板,除了較高的前期投入外,后期投入基本為零,這也是其經濟效益突出的原因所在。

1.2 傳統模板與鋁模板的比較

目前國內的建筑模板較為傳統的主要有以下幾種:

1)最傳統的木模板,比較常見的是楊木模板和松木模板,這種模板相對而言比較輕,成本略低,但是耐用度不算太好,而且重復利用率非常的低。

2)鋼模板,顧名思義是鋼質的,強度非常大,但是重量過重,重復利用好,成本極高。

3)塑料模板,不怕水,成本較低,耐用,但是強度不夠。

較以上三種傳統模板相比,鋁模板重復使用遠遠超過前三種常見的模板,強度大而且重量輕,也不生銹,適合南方和一些潮的地方。

最主要是鋁模板拼裝完畢后能一次澆筑,如果是同樣的樓層,像一個小區那樣重復的樓樣,使用鋁模板,工期和價格的優勢很明顯。而且拼縫很精細,成墻很漂亮,后期的裝修也很方便。

相對傳統模板鋁合金模板具有以下幾個優勢:

1)施工周期短:鋁合金建筑模板系統為快拆模系統,一套模板正常施工可達到四、五天一層,大大節約承建單位的管理成本(如:澳門建筑項目-TN27公屋施工可達三天一層。

2)重復使用次數多,平均使用成本低:鋁合金建筑鋁模板系統采用整體擠壓形成的鋁合金型材做原材(6063-T6或6061-T6),一套模板規范施工可翻轉使用300-500次以上,平均使用成本低。

3)施工方便、效率高:鋁合金建筑模板系統組裝簡單、方便,平均重量30KG/m2,完全由人工拼裝,不需要任何機械設備的協助(工人施工通常只需要一把扳手或小鐵錘,方便快捷),熟練的安裝工人每人每天可安裝20-30平方米(與木模對比:鋁模安裝工人只需要木模安裝工人的70-80%,而且不需要技術工人,只需安裝前對施工人員進行簡單的培訓即可)。

4)穩定性好、承載力高:鋁合金建筑模板系統全部部位都采用鋁合金板組裝而成,系統拼裝完成后,形成一個整體框架,穩定性十分好;承載力可達到每平方米60KN。

5)應用范圍廣:鋁合金建筑模板適合墻體、水平樓板、柱子、梁、樓梯、窗臺、飄板等位置的使用。

6)拆模后混凝土表面效果:鋁合金建筑模板拆模后,混凝土表面質量平整光潔,基本上可達到飾面及清水混凝土的要求,無需進行批蕩,可節省批蕩費用。

7)現場無施工垃圾:鋁合金建筑模板系統全部配件均可重復使用,施工拆模后,現場無任何垃圾,施工環境安全、干凈、整潔。

8)標準、通用性強:鋁合金建筑模板規格多,可根據項目采用不同規格板材拼裝;使用過的模板改建新的建筑物時,只需更換20-30%左右的非標準板,可降低費用。

9)回收價值高:鋁合金建筑模板報廢后,當廢料處理殘值高,均攤成本優勢明顯(每平方米的回收價大概在400元左右)。

10)低碳減排:鋁合金建筑模板系統所有材料均為可再生材料,符合國家對建筑項目節能、環保、低碳、減排的規定。很多發達國家都已經規定建筑項目不準再使用木模板,需使用可再生材料的模板。

11)支撐系統方便:傳統施工方法中樓板、平臺等模板施工技術普遍采用滿堂支架,費工費料。而鋁模板支?,F場的支撐桿相對少(采用獨立支撐間距1200mm一支),操作空間大,人員通行、材料搬運暢通,現場易管理。

2、生產工藝探討

2.1 模具設計要考慮的問題

模具的設計必須滿足剛度、強度的算要求,以達到減少模具在受壓時的彈性變形量。

在確定工作帶時,工作帶的長短、空刀形式、模頸及焊合室形式等,都要考慮參數選擇zui佳值。模具的導流孔、分流孔等系數的選擇,在允許范圍內盡量選較大值,達到減小壓力的目的。

鋁模板一般采用6061等硬合金生產,使生產技術難度增大,擠壓生產時經常會出現出料拖爛、壓不動、出料太慢等情況,因此模具的設計在生產過程中起到很大的關鍵作用。

2.2 模具設計

導流孔、分流孔設計

設計模具時導流孔、分流孔位置要均勻分布,這樣型材各部才能吸收同量的金屬。導流孔、分流孔大小與型材面積成正比例關系,

在不影響模具強度、型材表面質量情況下,盡量把導流孔、分流孔做到zui大,當擠壓時金屬流入焊合室,導流孔、分流孔越大,橋位面積受力就越小,金屬流從橋位移開使阻力減少而出料速度就會增大,但不影響模具強度。

所以入料孔小、橋位大的模具不一定就會比入料孔大的模具強度好。

橋位設計

橋位是模具組 織的重要部份,它是模具的支撐橋梁,設計模具橋位時必須要考慮它對模具有足夠的支撐力。

為了滿足模具的支撐強度,一般橋位角度設計在18——25℃之間,角度太大會增加金屬流與橋位的摩擦力,使金屬流的流動減慢,角度越小金屬越容易于焊合,出料速度隨之增快。

同時設計橋位角度交接處時盡量圓滑過度,避免或減少造成焊合死角。

焊合室設計

焊合室不宜過深,焊合室過深會增加焊合室內金屬體積,焊合室內體積增加時焊合流程也加長,擠壓壓力隨之會升高。

工作帶設計

模具工作帶拋光要仔細,保證平面度,垂直度,不能出現龜背或凹凸不平,合理計算工作帶長度,均勻金屬流量。

2.3 擠壓工藝

工藝流程:

鋁棒加熱(440-460℃)

模具加熱(420-460℃,3-6h) →擠壓(出口溫度530-570℃)→噴霧風冷淬火→取

盛錠筒加熱(410-420℃)

板自檢→(200℃以下)→拉伸矯直(70℃以下,拉伸率≤1.5%)→定尺鋸切 →裝筐(檢查)→時效→硬度檢驗→去包裝(或氧化、噴涂)。

2.3.1 鋁棒加熱

6061合金,必須加熱到500℃以上,Mg和Si才能完全固溶,擠壓前鑄錠在440℃以上,由于擠壓變形熱的作用使溫度上升,通過??讜r金屬溫度達530-570℃,達到固溶處理狀態,因此,鋁棒擠壓前必須要加熱到440——460℃之間。

2.3.2 模具加熱

模具上機前加熱時溫度規定:平模410-440℃,分流模430-460℃;模具在爐內加熱時間不允許超過10h,時間過長,??坠ぷ鲙菀桩a生點腐蝕點。

2.3.3 擠壓

擠壓過程中必須認真控制擠壓速度。擠壓速度對變形熱效應、變形均勻性、再結晶和固溶過程、制品力學性能及制品表面質量均有重要影響。

為了提高生產效率,根據多年生產探討和經驗累積,目前我們主要的擠壓方式都遵循“低溫高速”生產工藝,也就是說,鋁棒溫度與擠壓速度成反比,鋁棒溫度高、擠壓速度就適當減慢,鋁棒溫度低、擠壓速度就適當加快,通過這種調整模式,把擠壓生產調到zui佳狀態為準。

通常情況下,上模生產到第三支棒時就可以降溫加速,平模鋁棒溫度降至保持在390——410℃為zui佳;分流模鋁棒溫度降至保持在410——430℃為zui佳。

2.3.4 在線淬火

淬火是為了將在高溫下固溶于基體金屬中的Mg2Si在出模后經快速冷卻到室溫而被保留下來。

6061含Mg2Si0.6-0.9%,從500度左右降至204度臨界冷卻溫度范圍,zui小冷卻速度不小于180℃/min,可用水冷,6061合金的鋁模板硬度要求在≥15HW,其大斷面淬火冷卻,推薦為549℃/min。

擠壓在線淬火,冷卻速度應以能確保過飽和固溶體被凝結下來為原則,對可進行矯直的產品,其淬火引起的翹曲度以可矯正為限。

2.3.5 時效

6061合金的鋁模板型材,其力學性能一般要求抗拉強度在:265(σь)MPa左右,維氏硬度要≥15HW。

因此時效溫度一般為180-200℃,時間5-6h;有時為了提高其強度性能,亦可采用(170-180)℃×(6-8)h的工藝。

結束語:

由于冶煉方法的改進、電力工藝的發展、電價的下降,鋁工業近年來的發展速度非常驚人。2011年,世界鋁銷量就突破了4,500萬噸大關。

鋁合金模板的市場前景更不用說,由于市場前景好,經濟效益高,又是環保產品,在建筑模板行業中已成為主打產品,促使鋁合金模板在鋁行業生產中的所受關注越來越大,競爭也越來越激烈。

要看誰的產品在市場上站住腳,zui終還是看生產技術、效率,因此生產技術的研發尤為重要。

風口已來,順應政策和市場,才能走向行業前端。

   

                                                                                                                                                                 

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